基于软件无线电在直升机机载导航中的应用
摘要: 近些年来,由于直升机机载导航系统设备的数量较多,并且有着操作复杂以及升级成本过高等各类体征,然而,部分单位并没有重视软件无线电技术的作用,也没有根据实际情况,不断优化软件无线电各类部件,致使软件无线电无法确保直升机机载导航系统正常运行。

引言:社会经济的蓬勃发展,促使软件无线电技术迎来了全新的发展契机,因此,应跟紧时代发展的脚步,学习更加先进的软件无线电理念,合理优化软件无线电各种细节,促使转换器更加接近系统,以此确保软件无线电在直升机机载导航的运用效果达到预期标准,从而保证直升机能够始终处于正常运行状态。

一、软件无线电简介及基本原理

软件无线电作为一种无线电广播通信技术,通常是指软件定义的无线通信协议,并非通过硬连线实现。与此同时,频带、空中接口协议以及功能都可以通过软件下载以及更新完成升级工作,并不需要相关工作人员定期更换硬件。从另一种角度而言,软件无线电主要以现代化软件管控较为传统的纯硬件电路的无线通信技术,这种技术的作用价值在于较为传统的硬件无线电只是将无线通信当做基本平台,大部分通信功能则是由各类软件实现。软件无线电理念的形成打破了设备通信功能依赖硬件发展的格局。

软件无线电主要目的在于创设出一个开放性更强、模块化更加标准的通用硬件平台,工作频段以及加密模式等相关内容都可以运用软件顺利完成,促使宽带A/D以及D/A转换器更加接近天线,确保最终显现的无线通信系统更加灵活。而这种平台同样也是一种软件管控以及二次定义平台,并且可以通过使用不同软件模块实现各种功能,而这类软件可以实现升级更新,相应硬件也可以定期更新模块。通常情况下,软件无线电具有极强的灵活性,可以通过增加软件模块的数量丰富功能,既能够与任何电台进行通信作业,还可将其当做其他电台的射频中续,最终根据无线加载的实施情况优化软件模块以及升级软件,所以,企业应根据自身的需求情况,合理增减软件模块的数量。除此之外,软件无线电具备更为优秀的开放性。由于软件无线电主要以标准化以及模块化为结构标注,涉及到的硬件能够根据器件以及技术的发展实现更新以及扩展作业,而软件同样也可以根据各类需求,不断更新升级,这就促使软件无线电既能够与新体制电台实施通信作业,还可以与传统体制电台兼容,从多方面、多角度进一步提升旧体制电台的使用寿命,保证软件无线本身也具备更为优秀的生命周期[1]

二、软件无线电在直升机机载导航中的实际运用

软件化导航系统通常是指将原本运用硬件实现的功能运用软件代替完成,防止出现功能单一以及灵活性较差等各种状况,同时将数字化处理设备尽可能靠近天线,促使最终显现的导航系统具备更为优秀的可编程性。

(一)宽带多频段及智能化天线

通常情况下,以软件无线电为重要基准的机载导航系统可以从短波通信到微波的相关宽的频段内进行工作,根据当前应用现状而言,系统天线理应实现全频段覆盖,从另一种角度而言,此类天线类属于一种全向宽带天线,通常以软件开展设计以及信号传输作业,并且可以完全覆盖区域内的各种通讯频率。这种方式既可以节省人力物力,还能够从多方面、多角度进一步提升整体的工作效率,防止运行成本过高,但从目前国内外现状来看,此种天线难以实现。

现如今,所使用的智能化天线技术就是一种多波束天线,主要通过多个天线阵元输出的信号实现空间分析,根据各个客户的需求合理分配相同的时间、频率以及伪码,最终运用电磁信号的空间各类解决干扰现象,确保最终显现的通信质量能够达到预期标准。其次,软件无线电需要横跨多个频段,通常包括多倍频程的频段以及统一形式的业务频段。如若相关工作人员使用较为传统的天线技术就无法充分解决信号发射以及接收等各种难题[2]

(二)宽带A/D及D/A转换器

数字化作为衡量系统是否灵活的重要基准,同样也是决定无线收发信息结构的主要因素。通常情况下,以软件无线电为基准形成的机载导航系统能够在射频上完成A转D以及D转A作业,这就需要变换器应该具备采样效率更高的采样速度。从另一种角度而言,Nyquist采样定理倘若没有发生失真状况,就能够在第一时间内仔细显现出各类信号特征,并且采样实时频率fs大约为模拟信号带宽Wa的2倍。要想确保最终显现的性能达到预期标准,应对其实施采样优化处理,同时需要fs数值始终大于215Wa,这样才能确保实际的采样速率满足相应标准,最终获得的数据结果也能够更加精准。与此同时,影响转换器件的转换效率以及结果还应该包括量化信噪比以及无杂散动态范围等相关内容。除此之外,量化信噪比以及无杂散动态范围作为严重影响转换器技术特征的重要因素,再加上转换器的位置通常处在系统关键位置,这就促使转换器所处位置越靠近系统证明系统软件化程度越高[3]

(三)软件设计

软件设计作为系统长时间维持稳定运行的主要方式。而DSP编程作业通常以汇编语言以及C语言软件为主。这就需要从事DSP编程作业的相关人员应熟练掌握各种编程软件,促使编程作业能够顺利开展。从另一种角度而言,波形管控软件作为软件化导航系统极其重要的软件模块之一,此模块能够将各种指令发送到具备编程功能的DDS组件上,并对DDS进行参数优化,最终形成各种发射信号。而数字预处理软件通常是指对完成转换过后的数据实施处理作业,随机抽取滤波,并对滤波开展处理作业,保证最终显现的数据率达到预期标准。其次,相关工作人员也应实时观察硬件平台的运行状况,并对硬件平台开展优化补偿作业。由此可见,数字预处理应对信息数据实施I/O变换作业,根据具体需求开展相应的处理作业。信号提取软件通常是指对导航各种原始数据实施压缩解调作业,将处理完成的信息数据传输到显示设备中。除此之外,人机界面软件能够为直升机操纵人员提供更为优秀的交互界面,并根据实际情况,优化系统的各个环节,促使工作人员能够在第一时间内获得各类信息数据[4]

结束语:总而言之,DDS以及DSP等先进技术的蓬勃发展,促使软件无线电技术的应用范围在不断提升。然而,受A/D转换以及DSP处理等各类技术影响,软件无线电技术的应用效果有待提升,因此,导航领域应跟紧时代发展的脚步,不断优化其中细节,积极学习更加先进的理论知识,不断优化具体细节,促使软件化导航系统能够合理运用各行各业中去。

参考文献:

[1]张澄安,李保国,杜志毅,汪敏,姚怡舟.基于软件无线电的雷达嵌入式通信验证系统[J].信号处理,2021,37(11):2041-2053.

[2]杨贺,孙杰.基于软件无线电架构的智能天线幅相校准[J].电讯技术,2021,61(09):1165-1169.

[3]吴开春, 马敬志, 宫元. 浅谈卫星通信系统在无人直升机上的应用[J]. 中国设备工程, 2020(2):2.

[4]张平安, 卜晟. 软件无线电技术在直升机通信导航系统中的应用探索[J]. 汽车世界, 2020.